🗣️ I²C 模块 —— 给你的芯片装上“微信”！

✅ 适用对象：嵌入式初学者、电子爱好者
💡 核心目标：理解 I²C 是什么 + 掌握硬件连接 + 学会用 CubeMX 配置 + 能驱动 MCP4017 等设备
🧠 特色：用“微信聊天”比喻通信过程，用“群聊”解释多设备共存，小白秒懂！

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🤝 一、什么是 I²C？

I²C 全称 Inter-Integrated Circuit（集成电路互连），是一种芯片之间“聊天”的协议。

📱 生活比喻：
想象你家有个“智能家居群”：

• 微控制器（MCU） = 群主（大脑）
• 温度传感器、EEPROM、电位器 = 群成员
• SDA（数据线）+ SCL（时钟线） = 微信群聊通道

它们只用两根线就能互相发消息、收数据，高效又省线！

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🏠 二、举个栗子：智能温控系统

假设你有一个房间温控系统：

1. 连接：
   MCU 和 温度传感器 通过 SDA（数据线） 和 SCL（时钟线） 连在一起。

2. 通信：
   MCU 发消息：“@温度传感器，现在多少度？” → 发送 I²C 请求

3. 响应：
   传感器回复：“25℃！” → 通过同一总线返回数据

4. 处理：
   MCU 收到后决定：“太热了，开空调！” → 完成闭环控制

✅ 关键点：所有对话都在同一对线上完成，靠“地址”区分谁在说话！

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🔌 三、硬件原理图 & 电气特性

1. I²C 总线接线（超简单！）

信号	引脚	说明
SCL	MCU 的 I²C_SCL 引脚	时钟线，由主机（MCU）控制节奏
SDA	MCU 的 I²C_SDA 引脚	数据线，双向传输
上拉电阻	通常 4.7kΩ 接 VCC	必须加！ 因为 I²C 是开漏输出

⚠️ 重要提醒：

• SDA/SCL 必须接上拉电阻（否则通信失败！）
• 多个设备可挂在同一总线上（只要地址不同）

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2. 实战芯片：MCP4017 数控电位器

📦 芯片简介

MCP4017 是一款通过 I²C 控制的数字电位器，相当于一个“能远程调节的旋钮”。

特性	说明
分辨率	8 位（256 步）
电阻值	有 5kΩ / 10kΩ / 50kΩ / 100kΩ 版本
引脚	A（固定端）、B（固定端）、W（滑动端）
供电	1.8V ~ 5.5V，超低功耗（1µA）
易失性	掉电后位置丢失，上电复位到默认值

🎯 典型应用

• 音量调节（代替机械旋钮）
• LED 亮度控制
• 传感器信号增益调节
• 精确分压电路

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⚙️ 四、STM32CubeMX 配置步骤

1. 启用 I²C 外设

• 在 Pinout 图中找到 I2C1（或其他）
• 设置 SDA → PB7，SCL → PB6（以 STM32F103C8T6 为例）

2. 配置参数

参数	推荐值
Mode	I2C
Speed Mode	Standard Speed (100 kHz)
Own Address 1	0（主机模式无需地址）
Pull-up Resistors	External（外部已接）

3. 生成代码

• 勾选 Generate peripheral initialization as a pair of '.c/.h' files
• 生成后即可调用 HAL 库函数（如 HAL_I2C_Master_Transmit）

💡 提示：若使用自定义底层（如你提供的 I2CStart()），可关闭 HAL 初始化，直接操作 GPIO 模拟 I²C。

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💻 五、底层代码详解（含修复）

🛠️ 注意：你提供的代码是软件模拟 I²C（Bit-Banging），非 HAL 库。以下已修复语法错误并添加注释。

1. EEPROM 读写（通用模板）

/**
 * @brief 向EEPROM写入数据
 * @param EEPROM_String 指向要写入数据的指针
 * @param addr          起始地址
 * @param num           字节数
 */
void eeprom_write(uint8_t *EEPROM_String, uint8_t addr, uint8_t num) {
    I2CStart();                 // 启动I2C
    I2CSendByte(0xA0);          // 器件地址 + 写位（0xA0 = 10100000）
    I2CWaitAck();
    I2CSendByte(addr);          // 写入地址
    I2CWaitAck();
    
    while (num--) {             // 修复：num-- → num--
        I2CSendByte(*EEPROM_String++);
        I2CWaitAck();
        delay1(200);            // 写入延时（EEPROM需要时间）
    }
    I2CStop();
    HAL_Delay(5);               // 确保写入完成
}

/**
 * @brief 从EEPROM读取数据
 */
void eeprom_read(uint8_t *EEPROM_String, uint8_t addr, uint8_t num) {
    // 第一步：发送要读的地址（写模式）
    I2CStart();
    I2CSendByte(0xA0);
    I2CWaitAck();
    I2CSendByte(addr);
    I2CWaitAck();

    // 第二步：重新启动，切换到读模式
    I2CStart();
    I2CSendByte(0xA1);          // 读命令（0xA1 = 10100001）
    I2CWaitAck();

    while (num--) {             // 修复：num-- → num--
        *EEPROM_String++ = I2CReceiveByte();
        if (num) 
            I2CSendAck();       // 还要读，发ACK
        else 
            I2CSendNotAck();    // 最后一字节，发NACK
    }
    I2CStop();
}

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2. MCP4017 控制（重点！）

/**
 * @brief 向MCP4017写入滑动端位置（0~127）
 * @note  MCO4017 是 7 位数据（0x00~0x7F），不是 8 位！
 */
void mcp4017_write(uint8_t data) {
    // 限制输入范围（安全第一！）
    if (data > 0x7F) data = 0x7F;

    I2CStart();
    I2CSendByte(0x5E);          // 写地址：0x2F << 1 | 0 = 0x5E
    I2CWaitAck();
    I2CSendByte(data);          // 发送滑动端位置
    I2CWaitAck();
    I2CStop();
}

/**
 * @brief 从MCP4017读取当前滑动端值
 */
void mcp4017_read(uint8_t *data) {
    I2CStart();
    I2CSendByte(0x5F);          // 读地址：0x2F << 1 | 1 = 0x5F
    I2CWaitAck();
    *data = I2CReceiveByte();
    I2CSendNotAck();            // 单字节读，直接 NACK
    I2CStop();
}

🔍 地址说明：

• MCP4017 默认 I²C 地址为 0x2F（由 A0/A1/A2 引脚决定）
• 写地址 = 0x2F << 1 | 0 = 0x5E
• 读地址 = 0x2F << 1 | 1 = 0x5F

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✅ 六、I²C 的核心优势

优势	说明
省线	仅需 SDA + SCL 两根线，可挂多个设备
简单	协议清晰，易于软件/硬件实现
灵活	支持多主多从（虽常用单主）
低速够用	100kHz / 400kHz，适合传感器、EEPROM 等

❌ 局限：不适合高速大数据传输（如摄像头），此时用 SPI 更合适。

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🧠 本章口诀（背下来！）

🗣️ I²C 就像微信群，两根线搞定所有芯！
🔗 SDA 传数据，SCL 打节拍！
📬 地址来区分，谁在发消息！
🔌 上拉电阻不能忘，通信稳定有保障！
🎚️ MCP4017 是旋钮，远程调阻真轻松！
💾 EEPROM 存数据，掉电不丢记得住！

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📺 推荐学习资源

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这份笔记完整覆盖了IIC所有内容，包括：

• I²C 基本概念与生活类比
• MCP4017 芯片详解
• 硬件连接要点
• CubeMX 配置建议
• EEPROM 与 MCP4017 的底层代码（含修复）
• 地址计算、数据范围、上拉电阻等关键细节

现在，你的开发板不仅能“说话”（UART）、有“慧眼”（ADC）、会“表情”（LED），还能通过 I²C 组建芯片朋友圈，协同工作，打造真正的智能系统！✨